浅谈艰难梭菌感染

发布时间:2016-03-15       作者: 胡云建       来源:临床实验室        浏览:3038       收藏: 0

艰难梭菌(Clostridium Difficile)是一种革兰氏阳性、产毒素的专性厌氧芽孢杆菌,1978年首次被证实与疾病有关,可通过粪-口途径传播。在欧美国家,艰难梭菌感染(CDI)发病率上升惊人(图1)、严重性日趋恶化,常导致住院时间延长、医疗花费激增,甚至死亡1 2,其中高产毒菌株(027-NAP1-BI)导致欧洲和北美地区的爆发流行,死亡率高达50%3。因此,在欧美发达国家,CDI是导致住院患者感染性腹泻的主要病原体。在亚洲韩国、日本、台湾等地区已有高产毒菌株(027-NAP1-BI)报道。相比而言,我国CDI的数据较少,这主要是因为缺乏有效的临床诊断工具,导致医疗机构人员没有普遍意识到CDI的严重性。当然,近三年来随着诊断工具不断进步,我国医疗机构对CDI也日益重视,CDI相关的文献正在逐年增加(图2)。

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 图1:欧洲各国CDI发病率       图2:近10年中国大陆关于CDI的文献数量

发病机制

艰难梭菌定植于大肠内并释放两种毒素蛋白(TcdA和TcdB),在易感人群中引起结肠炎。艰难梭菌可通过耐热、耐酸和耐抗生素的孢子传播感染。这些孢子大量存在于医疗保健设施中,还可低水平存在于环境和饮食中,从而形成医源性传播和社区性传播4。肠道微生物菌群可阻碍艰难梭菌的定植,而抗生素则削弱了这种微生物菌群的屏障作用,成为引发该菌感染的一个主要危险因素(图3)5。此外,高龄、抗肿瘤化疗以及严重的基础疾病也是诱发该菌感染的危险因素。

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图3

TcdA和TcdB可介导发生艰难梭菌感染性腹泻,这两种毒素蛋白能够灭活Rho家族的Rho GTP酶,导致结肠细胞死亡、肠屏障功能缺失以及嗜中性细胞浸润的结肠炎。该菌肠道感染者临床表现主要取决于两个因素,即感染菌株的毒力和宿主的免疫反应。美国疾病预防与控制中心根据三种分型确定隔离人群,即限制性内切酶分型BI、脉冲场凝胶电泳分型NAP1、PCR-核糖体分型027,也就是后来所知道的BI/NAP1/0276。BI/NAP1/027型菌株较001或014核酸型等其他毒性较小的菌株而言,具有更高的喹诺酮类耐药性、孢子形成力、产毒力7,8 及致死率9,10。

住院病人中艰难梭菌感染的发病率每年都发生变化,不同地区也不相同,但是总体上呈上升趋势,每1000名出院病人中有15例感染者11,18个社区中每年1000人中有将近20例感染者12(图4)。东欧和北美首次发现艰难梭菌感染,BI/NAP1/027源于此地。然而,艰难梭菌现在已覆盖全球,在各医疗机构中均可发现流行菌株13。

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图4:住院患者艰难梭菌发病率

医院艰难梭菌感染的总体发病率按年份显示(蓝色)。发病率随患者年龄的发生率同样按照年份显示(黑色)。数据来自Steiner等11 和Lessa等14。

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   图5

诊断

艰难梭菌的粪便检测仅限于腹泻病人,在Bristol粪便分类中(图5),类型5-7的为合格样本,即可在标本盒中流动,且拭子不能直立于粪便,不应检测不满足标准和临床背景(抗菌药物治疗等)的样本。


目前诊断艰难梭菌感染的方法包括酶联免疫检测粪便中毒素的方法,或者基于DNA的检测技术识别不成形的粪便中的毒素基因。粪便培养以获得艰难梭菌需要厌氧条件,而且也没有广泛使用。酶联免疫法,鉴于其诊断迅速和实施便捷的优点,过去常作为检测艰难梭菌感染的主要方法。最近,很多医院的实验室已开始采用基于DNA的检测技术,用于探测产毒素的菌株,其检测敏感性和特异性均较酶联免疫法更高,因此,美国胃肠学会艰难梭菌诊断、治疗和预防指南、美国微生物学会关于产毒艰难梭菌实验室检测指南、美国结肠和直肠外科医师学会关于艰难梭菌感染临床实践指南(2015版)、全球急诊学会手术患者CID感染管理指南等均推荐核酸扩增检测技术,指出其可作为独立诊断技术用于艰难梭菌毒素基因的检测。


一些基于DNA的检测技术,如Xpert C. Difficile(图6)—可检测毒素B相关基因tcdB、抑制子基因tcdC以及二元毒素基因cdt,tcdC和cdt与高产毒菌相关,因而可预测高毒力菌株BI/NAP1/027型的存在,此发现直接影响到后续的治疗—例如,与万古霉素相比,非达霉素仅能降低非BI/NAP1/027型菌株的复发风险。Xpert C. difficile手工操作时间不到1分钟,上机后45分钟即可获得检测结果(图7),包括预测BI/NAP1/027。该检测技术可让临床医生快速作出医疗决策,改善患者预后,并及时实施感控措施,避免进一步传播15。

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图6:Xpert C. difficile 检测基因(绿色)

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图7:Xpert C. difficile 操作过程

部分文献仅依据CDI感染临床症状及预后,来比对毒素与核酸诊断的临床意义,片面推测出核酸诊断过于灵敏16,事实上CDI远比其他感染的诊断复杂得多,它的结果不是简单的“是”或“不是”。这是因为艰难梭菌定植患者可能没有任何症状,但同样存在传染风险,造成医院感染控制的极大挑战,关于艰难梭菌诊断,理解下列五大事实至关重要:

· 各项指南均指出毒素A/B检测的灵敏度过低,不能单独使用

· GDH检测不能区分产毒和非产毒艰难梭菌,不能单独使用

· GDH后用EIA法测阳性菌毒素的两步法/三步法需要批量处理样本,

   容易导致诊断延迟

· 分子诊断技术检测产毒艰难梭菌具有高灵敏度和高特异性

· 快速、准确的诊断对制定合理的感染防控措施至关重要,依此可

   快速采取治疗方案,避免经验性的治疗


治疗

自20世纪70年代以来,治疗艰难梭菌感染的主流药物是甲硝唑和口服万古霉素。万古霉素在治疗严重感染时疗效优于甲硝唑,而对于轻中度感染,两种药物的疗效相近17。然而,过去十年来已出现甲硝唑治疗失败事件有所增加的报道,特别是在治疗感染BI/NAP1/027型菌株的病例时18。此外,最新研究评价了甲硝唑和万古霉素在治疗非重症病例时的差异,数据表明万古霉素整体疗效优于另一药物。2011年,美国食品和药物管理局(FDA)批准非达霉素用于艰难梭菌感染的治疗。非达霉素是一种不易吸收、有杀菌作用的大环类抗生素,对特定的厌氧革兰阳性细菌具有活性。数据显示服用非达霉素后病人的复发几率为15%,服用万古霉素后病人复发的几率为25%19,20。近年来逐渐兴起的粪便菌群移植首次报道于1958年21,是一种公认、安全且有效的艰难梭菌感染的治疗方法。鉴于粪便菌群移植治疗复发性感染安全有效,如今有研究者开始关注使用该疗法治疗原发性重症感染方面22。努力开发合适的粪便移植制剂或替代品仍是今后的工作重点之一。


感染防控

由于尚缺乏有效的疫苗,感染防控主要依赖于抗菌药物使用规范管理工作、预防医院内感染以及使用益生菌。减少住院病人抗菌药物的使用量可有效降低住院病人的艰难梭菌感染率23。采用禁止常规使用头孢曲松和环丙沙星的措施,同时举办具有教育性的宣传活动,苏格兰一所有450张床位的医院将艰难梭菌的感染率降低了77%24。然而,严格实行抗菌药物管理仍需投入大量的人力物力,也并不适用于每个医疗机构23。Schroeder等人比对了不同的患者诊疗方式的总费用(图8),发现最经济的方式是采用即时PCR方法(如Xpert C. difficile)尽早发现产毒艰难梭菌感染或疑似者24,然后将其单独隔离在一间病房内,医护人员应穿戴好隔离衣和手套诊治病人,同时使用肥皂水做好手部清洁工作。同时在病人出院后,对该病房进行消毒处理25。

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图8:各种检测方案艰难梭菌感染费用比对

尽管人们在防治艰难梭菌感染方面已投入了大量的努力工作,但目前该菌感染仍是医院内感染和社区获得性感染中普遍而严重的问题。加强抗菌药物的管理工作、减少医疗机构的感染性传播仍是防控艰难梭菌感染的重点,快速、准确的艰难梭菌即时核酸扩增检测技术,有助于临床医生迅速启动治疗并实施正确的感染控制和预防措施,实现更佳的患者管理。


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